Комплексные эксперименты по валидации методов дистанционного измерения спектров морского волнения

Оценка спектров ветрового волнения по изображениям морской поверхности в видимом диапазоне актуальна для широкого набора прикладных и фундаментальных задач. Уже достигнуто хорошее согласие спектров, полученных дистанционными и натурными методами, в том числе в областях искусственных сликов, а также при съёмке океанских волн в различных стадиях развития [1 - 5].
В настоящем докладе обсуждается метод восстановления спектров по спутниковым изображениям высокого разрешения и валидация этого метода по данным комплексных подпутниковых измерений.
Подход к восстановлению спектров основан на формировании восстанавливающего оператора методом численного моделирования с учетом нелинейного характера модуляции поля яркости уклонами морской поверхности [1]. Для валидации разработанного метода были проведены специальные подспутниковые эксперименты на Черноморском подспутниковом полигоне МГИ РАН в п. Кацивели. Работы велись при различных скоростях ветра и высотах волн и охватывали случаи как развивающегося волнения, так и зыби. Валидация выполнялась путём сопоставления спектров волнения, восстановленных по спутниковым изображениям со спектральными характеристиками морского волнения, измеренными струнными волнографами в контролируемых условиях.
Сравнение волнового спектра и его статистических характеристик показало соответствие результатов, полученных при обработке спутниковых изображений высокого пространственного разрешения, и результатов обработки данных, полученных различными наземными средствами. В частности, получено хорошее качественное согласие спектров, полученных дистанционным и натурным методами в области искусственно созданной аномалии, связанной с гашением коротких волн масляной пленкой на воде. Сопоставляемые частотные спектры волн демонстрируют соответствие не только в области спектрального пика, но и для более коротких волн.
Проведенные комплексные эксперименты позволили выполнить валидацию метода восстановления спектров уклонов и возвышений морского волнения по спектрам аэрокосмических оптических изображений в широком диапазоне пространственных частот.
Работа НИИ «АЭРОКОСМОС» выполнена при финансовой поддержке Российской Федерации в лице Минобрнауки России в рамках соглашения №075‒15‒2020‒776.
Работа МГИ РАН выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-17-00236). Контактные данные получены в рамках госзадания МГИ РАН № 0555-2021-0005.